(57)【要約】【課題】  引張強度が約700〜1300MPaの強度範囲において、高い延性と優れた伸びフランジ性能を有する高強度薄鋼板とその製造方法を提供する。【解決手段】  圧延機１と連続焼鈍設備２とを適切に使用して製造する鋼板ｘは、質量%でC：0.10〜0.22％、Si：0.30%以下、Mn：1.0〜2.2％、Ti：0.10〜0.22％を含み、平均粒径が5μm以下のフェライト中に平均粒径が5μm以下のマルテンサイトが分散してなる複合組織を有していて、マルテンサイトの体積率が5〜30%である。引張強度、延性および伸びフランジ性能等に優れているほか、めっき性の点でも好ましい。【選択図】      図１
2005230896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延によって平均フェライト粒径が5μm以下にされていて、加熱および冷却をともなう熱処理を受けることによりフェライトとマルテンサイトを含む複合組織になり得る成分系を有することを特徴とする高強度薄鋼板。
【請求項２】
上記の成分系として、質量%でC：0.10〜0.22％、Si：0.30%以下、Mn：1.0〜2.2％、Ti：0.10〜0.22％を含むことを特徴とする請求項１に記載の高強度薄鋼板。
【請求項３】
上記の成分系としてさらに、質量%でB：0.001〜0.007%を含むことを特徴とする請求項２に記載の高強度薄鋼板。
【請求項４】
上記の熱間圧延は、複数スタンドを有する熱間仕上圧延機によって、累積歪みが0.4以上になるか、または使用する最終段スタンドにおける圧下率が15%以上になるようにおこなわれたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高強度薄鋼板。
【請求項５】
平均粒径が5μm以下のフェライト中に平均粒径が5μm以下のマルテンサイトが分散してなる複合組織を有することを特徴とする高強度薄鋼板。
【請求項６】
質量%でC：0.10〜0.22％、Si：0.30%以下、Mn：1.0〜2.2％、Ti：0.10〜0.22％を含み、上記のフェライトとマルテンサイトとが主たる組織構成要素をなすとともに、マルテンサイトの体積率が5〜30%であることを特徴とする請求項５に記載の高強度薄鋼板。
【請求項７】
質量%でさらにB：0.001〜0.007%を含むことを特徴とする請求項６に記載の高強度薄鋼板。
【請求項８】
表面に亜鉛めっきがされていることを特徴とする請求項７に記載の高強度薄鋼板。
【請求項９】
質量%でC：0.10〜0.22％、Si：0.30%以下、Mn：1.0〜2.2％、Ti：0.10〜0.22％を含む成分系の鋼板を加熱し、
複数スタンドを有する仕上圧延機を用いて、累積歪みが0.4以上になるか、または使用する最終段の圧下率が15%以上になるような熱間圧延をおこなうことにより、平均フェライト粒径が5μm以下の鋼板とし、
冷却後のその鋼板を、フェライトとオーステナイトの二相域温度まで加熱したのち冷却をおこなう
ことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載した高強度薄鋼板の製造方法。
【請求項１０】
上記の冷却中または冷却の後に亜鉛めっきをおこなうことを特徴とする請求項９に記載の高強度薄鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
請求項に係る発明は、約700〜1300MPaの引張強度をもちながらも、優れた加工性が必要とされる加工部品に使用される薄鋼板とその製造方法に関するものである。ここで述べる薄鋼板とは、板厚が約4mm以下の鋼板のことであり、熱延鋼板や亜鉛めっき鋼板を含む鋼板のことである。発明の鋼板は、主として、自動車、家電製品、電子機器製品、等の高い加工性と強度が必要な部品に使用することができる。その他、鋼管用の素材としても適用が可能である。
【背景技術】
【０００２】
加工性の優れた高強度鋼板に対する最近の要請を、自動車の場合を例にして述べる。地球環境保全の観点から、自動車分野においてもCO2等の排ガス量を低減していくことが是非とも必要である。そのためには、自動車車体の一層の軽量化が不可欠になる。車体の軽量化を達成するためには、自動車に使用される鋼板の強度を高めて、板厚を薄くしていかなければならない。同時に、自動車においては、搭乗者の安全性も確保していかねばならない。このためにも、鋼板の強度を一層高めていくことが必要になる。
【０００３】
一般的に、鋼板の強度を高めると、延性は小さくなり加工性は低くなる。そこで、1000MPa前後の強度をもつ高強度鋼板の延性を高める従来技術として、１つの方法が開発された。すなわち、フェライトとマルテンサイト組織からなる二相（Dual Phase）鋼板（または複合鋼板）とよばれているものである。例えば下記の特許文献１にその例が示されている。そのような鋼板においては、フェライト中に硬質なマルテンサイトを分散させるが、この硬質なマルテンサイトが、変形時に大きな加工硬化を引き起こし、その結果、高い延性を鋼板にもたらすという理屈である。
【特許文献１】特開昭５５−３４６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の鋼板には、加工性の一部に課題がある。それは、穴拡げ加工性等の伸びフランジ性能が低いということである。これは、粗大で硬質なマルテンサイトの存在が、穴拡げ加工時における割れの起点となり、伸びフランジ性を低下させるからである。
【０００５】
請求項に係る発明は、上述した従来の高強度鋼板の課題を解決するために開発された高強度鋼板であり、鋼成分、熱間圧延方法、熱処理条件等を最適化して、延性を高めると同時に伸びフランジ性能をも高め、溶接性や亜鉛めっき性能においても問題のなきようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載した高強度薄鋼板は、熱間圧延によって平均フェライト粒径が5μm以下にされていて、加熱および冷却をともなう熱処理を受けることによりフェライトとマルテンサイトを含む複合組織になり得る成分系を有することを特徴とする。
この請求項にいう高強度薄鋼板は、熱間圧延をされ、まだ上記の熱処理を受けてはいない熱延鋼板であって、厚さが４ｍｍ以下（１ｍｍ程度以上）のものである。
【０００７】
請求項１に記載した特徴をもつ高強度薄鋼板は、その成分系に基づき、加熱および冷却をともなう適切な熱処理を受けることによって、フェライトとマルテンサイトを含む複合組織になることができる。発明者らの調査によれば、熱延組織が微細かつ均一なフェライト組織である場合、その鋼板に直接に熱処理をおこなっても当該組織が微細に分散した状態に保たれる。この請求項の鋼板は、熱間圧延により平均フェライト粒径が5μm以下と微細化されているため、のちに上記の熱処理を施したのちも上記のフェライト組織が微細に保たれる。フェライト組織が微細であるとき、複合組織として含まれるマルテンサイト組織も同様に微細なものになり、したがってこの高強度薄鋼板は、熱処理後に、高い引張強度とすぐれた延性および伸びフランジ性能を発揮するものとなる。
なお、この請求項の高強度薄鋼板は、熱間圧延のみ施されて上記の熱処理を受ける前においても、フェライト粒径が上記のとおり微細であるために相当に高い機械的強度（引張強度等）を発揮するものである。
【０００８】
請求項２に記載した高強度薄鋼板は、上記の成分系としてとくに、質量%でC：0.10〜0.22％、Si：0.30%以下（0を含まない）、Mn：1.0〜2.2％、Ti：0.10〜0.22％を含むもの（残部がFeおよび製鋼起因不純物）であることを特徴とする。
【０００９】
このような成分系の薄鋼板は、熱間圧延ののちに上記の熱処理を受けることにより、微細なフェライトとマルテンサイトを含む極めて好ましい鋼板になり得るものである。なぜなら、
i)  まずC（炭素）について、上記のとおり0.10％（質量％。以下同様）以上を含むことから、鋼板の強度を高めると同時に、適切なマルテンサイト量を鋼板中に確保することができる。また、Ｃは0.22％を超えないので、その量が多すぎて鋼板の溶接性を劣化させることもない。
ii)  Mn（マンガン）は、1.0％以上を含むために鋼板の強度を高めることができ、また適切なマルテンサイト量を確保することができる。その一方、溶接性を劣化させることのないよう、含有量の上限を2.2％としている。
iii)  Ti（チタン）は、0.10〜0.22％を含むので、鋼板の機械的強度を高めると同時に熱延板の結晶粒を微細にすることができる。もし0.10％以下であれば強度不足になるうえ鋼板の組織の微細化も不十分になる。一方、鋼板の引張強度は約1300MPaもあれば十分であるため、Tiの量は0.22％以下で足りる。なお、Tiのこのような量は、鋼板の強度を高めるために従来から使用されている量の数倍にもおよぶ多量のものである。
iv)  Si（シリコン）については、その含有量を0.30％以下とするので、鋼板表面に対する良好な亜鉛めっき性が確保される。一般にSiは、固溶強化による強度向上と、フェライト変態の促進のために0.30%以上の添加が必要であるとされているが、この請求項の鋼板については添加する必要がない。むしろ、鋼板への亜鉛めっきの付着性を確保するためにSi量は0.30％以下がよいのである。
【００１０】
請求項３に記載した高強度薄鋼板は、上記の成分系としてさらに、質量%でB：0.001〜0.007%を含む（上記の各成分C、Si、Mn、TiおよびこのBを除く残部はFeおよび製鋼起因不純物である）ことを特徴とする。
【００１１】
このようにB（硼素）を0.001%以上含有すると、鋼板を熱処理してマルテンサイト量を確保することが容易になる。ただし、0.007％以上添加すると延性が低下するので、上記の範囲で含有させるのが好ましい。
【００１２】
請求項４に記載した高強度薄鋼板はとくに、上記の熱間圧延を、複数スタンドを有する熱間仕上圧延機により、累積歪みが0.4以上になるか、または使用する最終段スタンドにおける圧下率が15%以上になるようにおこなったものであることを特徴とする。
なお、「歪み」とは、各スタンド（各段）の入側での鋼板の厚さh0と出側での厚さh1の差を両者の平均厚さで除した
ε=（h0−h1）／{（h0＋h1）／2}
をいい、「累積歪み」とは、後段3スタンドの各段での歪みを、金属組織に対する影響の強さを考慮して加重積算したもので、最終段とその前段・前々段での歪みをそれぞれεn、εn−1、εn−2とするとき、
εc＝εn＋εn−1／2＋εn−2 ／4
で表わされるεc をいうものとする。
【００１３】
複数スタンドがタンデムに配列された熱間仕上圧延機を用いて、累積歪みが0.4以上になるか、または使用する最終段スタンドにおける圧下率が15%以上になるように熱間圧延をおこなうことは、5μm以下の平均フェライト粒径を有する熱延鋼板の円滑な製造を可能にする。すなわち、圧延機を用いたいわゆる大圧下によって鋼板に大歪み変形を与えると、熱延組織を破砕してフェライト粒径を微細にできるのである。そして、発明者らの調査によれば、こうして微細なフェライト組織を形成した熱延鋼板に対しては上述のような熱処理を直接におこなっても当該組織が微細なままに保たれ、フェライトとマルテンサイトとがともに微細な高強度薄鋼板となる。したがって、熱処理後には高い引張強度とすぐれた延性および伸びフランジ性能を発揮するものとなる。
なお、その際、ワークロールの直径が６００ｍｍを下回る小径ロールミルや、一対のワークロールの直径が等しくなくそれらの平均値が６００ｍｍを下回る異径ロールミルを、熱延鋼板の組織に対する影響が強い後段のスタンド（最終段を含む）に配置して使用するのが、小さな圧下力で大歪み変形を付与する点で有利である。また、大歪み変形を付与する際には鋼板の加工発熱が著しくなりがちであるため、小径ロールミルや異径ロールミルのそれぞれの直後に、カーテンウォール型の冷却機など冷却能力の高い鋼板冷却手段を設けて使用するのが好ましい。なお、もし鋼板に前記のような量のTiを含有させるなら、フェライト粒径を微細にするうえでとくに有利である。
【００１４】
請求項５に記載した高強度薄鋼板は、平均粒径が5μm以下のフェライト中に平均粒径が5μm以下のマルテンサイトが分散してなる複合組織を有することを特徴とする。
この請求項の高強度薄鋼板は、たとえば、熱間圧延をされたうえ加熱・冷却をともなう熱処理を受けることによって得られたもので、厚さが４ｍｍ以下（１ｍｍ程度以上）のものをいう。
【００１５】
かかる高強度薄鋼板は、フェライト組織とマルテンサイト組織とを有する複合組織鋼板であるため、引張強度と延性との双方についてすぐれた特性を発揮する。しかし、この鋼板の特徴はそれだけでなく、微細なフェライトと微細なマルテンサイトとを有することから、穴拡げ加工性等の伸びフランジ性能についても極めて好ましい特性を発揮する。フェライト組織とともにマルテンサイトが微細であり、したがって穴拡げ加工の際に割れの起点となるものがないからである。加工性にもすぐれたこのような高強度薄鋼板は、曲げや穴拡げ等の加工を施すことの多い自動車車体部品等に極めて適している。引張強度の点でもすぐれた鋼板であるため、自動車の軽量化をはじめ、産業機械部品の軽量化に多大の貢献をしていくものと期待される。
【００１６】
請求項６に記載の高強度薄鋼板は、質量%でC：0.10〜0.22％、Si：0.30%以下（0を含まない）、Mn：1.0〜2.2％、Ti：0.10〜0.22％を含み（ただし残部がFeおよび製鋼起因不純物）、上記のフェライトとマルテンサイトとが主たる組織構成要素をなすとともに、マルテンサイトの体積率が5〜30%であることを特徴とする。
【００１７】
この請求項の鋼板は、C、Si、MnおよびTiの含有量が適切であるため、溶接性や機械的強度、熱処理の容易性および亜鉛めっき特性等に関して良好な性質を発揮する（請求項２の鋼板について記載した事項を参照）。フェライトおよびマルテンサイトがともに微細であるうえ、それらが主たる組織構成要素をなし、かつマルテンサイトの体積率が5〜30%であることから、引張強度と延性とがともに高く、穴拡げ加工性等の伸びフランジ性能に関してもとくに有利である。たとえばマルテンサイトの体積率が5％を下回ると鋼板の引張強度が700MPa未満になることがあり、30％を超えると、マルテンサイトの加工硬化に起因して十分な加工性能が発揮されないことがある。この請求項の鋼板は、そうした点でもとくに好ましい特性を発揮するのである。
【００１８】
請求項７に記載の高強度薄鋼板は、質量%でさらにB：0.001〜0.007%を含む（上記の各成分C、Si、Mn、TiおよびこのBを除く残部はFeおよび製鋼起因不純物である）ことを特徴とする。
このような割合でBを含有する鋼板は、熱処理にてマルテンサイト量を確保することが容易であるうえ、延性も低下しにくいという特性を有しており、好ましい。
【００１９】
請求項８に記載の高強度薄鋼板はさらに、表面に亜鉛めっきがされていることを特徴とする。
【００２０】
表面に亜鉛めっきが施された鋼板は、耐食性にすぐれていて錆びにくく、長期間の使用に耐えやすい。この請求項の高強度薄鋼板は、前記のようにSiの含有量が少ないために亜鉛めっきの付着性が高く、したがってめっき層の安定したとくに耐食性にすぐれた鋼板だといえる。
しかもこの鋼板は、0.001〜0.007%のBを含むためにマルテンサイト量が確保されやすい。マルテンサイトは鋼板を急冷することにより発生するのに対し、亜鉛めっきを施すことは、その過程で鋼板を数百℃に加熱するので一般的にはマルテンサイトの形成上不利であるが、上記のようにBを含むこの鋼板では、そのBの作用によってマルテンサイトの量が確保されやすい。亜鉛めっきを受けるにもかかわらず、適当量のマルテンサイトがフェライトとともに鋼板中に含まれることから、この鋼板にはすぐれた引張強度と延性とがそなわる。
【００２１】
請求項９に記載した高強度薄鋼板の製造方法は、請求項５、６、７または８に記載した鋼板の製造に係るもので、
1)  質量%でC：0.10〜0.22％、Si：0.30%以下（0を含まない）、Mn：1.0〜2.2％、Ti：0.10〜0.22％（またはさらにB：0.001〜0.007%）を含む（残部がFeおよび製鋼起因不純物である）成分系の鋼板（仕上圧延をされていないもの）を加熱し、
2)  複数スタンドを有する仕上圧延機を用いて、累積歪みが0.4以上になるか、または使用する最終段の圧下率が15%以上になるような熱間圧延をおこなうことにより、平均フェライト粒径が5μm以下の鋼板（熱延鋼板）とし、
3)  冷却後のその鋼板を、フェライトとオーステナイトの二相域温度まで加熱したのち冷却をおこなう
ことを特徴とする。
【００２２】
このような方法によれば、前述した（請求項５〜８の）高強度薄鋼板を円滑に製造することができる。すなわち、まず上記1)のような成分系の鋼板を2)にしたがって熱間圧延すると、請求項１〜請求項４に記載したとおりフェライト組織の微細な高強度薄鋼板（熱延鋼板）が製造される。そして上記の3)によりその鋼板を加熱および冷却すると、熱延鋼板中のフェライト組織が微細に保たれるとともにマルテンサイト組織も同様に微細になり、高い引張強度とすぐれた延性および伸びフランジ性能を有する高強度薄鋼板を得られるのである。
なお、仕上圧延機によって上記のように鋼板に大歪み変形を与えるためには、前述のように小径ロールミルや異径ロールミルを後段にて使用するのが有利である。また、そのように大歪み変形を付与する際には、冷却能力の高い鋼板冷却手段を各段のミルの直後に配置・使用して鋼板の加工発熱を抑制するのが好ましい。
【００２３】
請求項１０に記載の製造方法は、とくに、上記3)にいう冷却中または冷却の後に亜鉛めっきをおこなうことを特徴とする。
こうして亜鉛めっきをおこなえば、耐食性にもすぐれた高強度薄鋼板を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に記載した高強度薄鋼板は、熱処理を経ることによりフェライトとマルテンサイトとがともに微細な複合組織鋼板となり、高い引張強度とすぐれた延性および伸びフランジ性能を発揮するものとなる。
請求項２に記載の高強度薄鋼板なら、熱処理後に、溶接性や機械的強度、熱処理の容易性および亜鉛めっき特性等に関しても良好な性質を発揮する。
請求項３の高強度薄鋼板は、熱処理後、延性が低下しない範囲でマルテンサイト量を確保することが容易である。
請求項４の高強度薄鋼板には、円滑に製造されるという利点もある。
【００２５】
請求項５に記載した高強度薄鋼板は、引張強度や延性についてすぐれるだけでなく、微細なフェライトと微細なマルテンサイトとを有していて穴拡げ加工性等の伸びフランジ性についても極めて好ましい特性を発揮する。自動車の車体の軽量化をはじめ、産業機械部品の軽量化に多大の貢献をすると期待される。
請求項６に記載の高強度薄鋼板なら、溶接性や機械的強度、熱処理の容易性および亜鉛めっき特性等に関しても良好な性質を発揮する。
請求項７の高強度薄鋼板では、マルテンサイト量を確保することが容易であるうえ、延性も低下しにくい。
請求項８の高強度薄鋼板ならさらに、安定しためっき層を有していて耐食性が高い。亜鉛めっきを受けるにもかかわらず適当量のマルテンサイトが確保され、すぐれた引張強度と延性とを発揮する。
【００２６】
請求項９に記載した高強度薄鋼板の製造方法によれば、請求項５〜８の高強度薄鋼板を円滑に製造することができる。
請求項１０の製造方法なら、耐食性にもすぐれた高強度薄鋼板を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
発明の実施に関する形態を以下に説明する。
ここで紹介する形態は、フェライトとマルテンサイトの二相を主要組織とする鋼板に関するものである。そしてこの二相の機能を一層に発揮させて、高い延性と優れた伸びフランジ性能を得ようとするものである。従来の二相組織鋼板は、粗大で硬質なマルテンサイトが存在するために穴拡げ加工等における伸びフランジ性能が極めて低い。発明者らは、この課題を解決するために、熱延鋼板の組織を極微細にすることの効果を詳細に検討することからはじめ、マルテンサイトを極微細かつ均一に分散させることを試みて、従来のマルテンサイトの弊害を除去することに成功したものである。このことは、伸びフランジ性能を向上させると同時に、延性をも向上させることになる。
【００２８】
まず、鋼板の成分について述べる。
炭素（C）としては、0.10〜0.22％の範囲の量が必要である。0.10％よりも少なくなると約700MPa以上の鋼板強度が確保できないので、0.10％以上の炭素量が必要である。一方、炭素量が0.22％以上になると、鋼板の溶接性に不具合が生じるようになる。すなわち、炭素量が0.22％以上になると、溶接部が硬質化し過ぎて、溶接部から破断しやすくなる。これは、薄鋼板にとっては使用上の制約になるので、炭素量に上限を設けた。そして、0.10〜0.22％の炭素量であれば、本発明の主旨にそったフェライトとマルテンサイトを主要組織とする組織が得られることを見出したものである。
【００２９】
シリコン（Si）量は0.30％以下とする。シリコンは、例えば、特開平9−87798号公報に示されるように、固溶強化による強度向上と、フェライト変態を促進するために0.30%以上の添加が必要であるとされているが、本発明による強化機構によれば、添加の必要がない。さらに0.30％より多量のシリコンを使用すると、亜鉛めっきの鋼板への付着性は阻害されることが知られている。したがって、薄鋼板の良好な亜鉛めっき性を確保するために、Si量は0.30％以下とする。
【００３０】
マンガン（Mn）量は1.0〜2.2％の範囲とする。マンガン量が1.0％以下になると、通常の連続焼鈍や亜鉛めっき設備においては、フェライトとマルテンサイトを主体とする組織が得られない。その結果、延性（全伸び値）も低くなるので、マンガン量は1.0％以上とする。一方、約1300MPaまでの強度を確保しながらフェライトとマルテンサイトの二相を得るのに、マンガン量としては、2.2％以下でその目的は達成される。したがって、マンガン量の上限は2.2％とする。
【００３１】
リン（P）は、0.05％以下とする。これ以上になると強度の上昇とともに延性が下がるので、この上限を0.05％とする。
【００３２】
硫黄（S）は、0.03％以下とする。硫黄は、加工性を劣化させるので、0.03％を上限とする。
【００３３】
アルミ（Al）は、スラブを連続鋳造にて製造するために、0.03〜0.07％の範囲で添加する。溶鋼中の酸素はアルミと結合し酸化物となる。酸素がなくなると、溶鋼は連続鋳造機にて製造できるようになる。
【００３４】
窒素（N）は、通常の製鋼処理で混入する量である0.009％以下とする。
【００３５】
チタン（Ti）は0.10〜0.22％の範囲で添加する。このチタン量は、熱延鋼板の結晶粒を微細化するためと、鋼板の強度を高めるために必要である。0.10％以下になると、強度不足になると同時に、鋼板の組織の微細化も不十分である。一方、確保する鋼板強度は約1300MPa以下であるので、チタン量は0.22％以下でよい。
【００３６】
硼素（B）は、鋼板を熱処理してマルテンサイト量を確保し易くするために使用する。この効果は、0.001〜0.007％の添加量の範囲で有効である。0.007％以上添加すると、延性が悪くなるので、上限は0.007％とする。
【００３７】
以上のような成分の鋼について、まず熱間圧延工程により熱延鋼板を製造する。熱間圧延工程は、板厚を約４mm以下にするためだけでなく、熱延鋼板の組織を微細化するために極めて重要な工程である。
【００３８】
所定の成分に調整されたスラブを、鋳造のまま、または冷却した後再加熱して熱延（熱間圧延）をおこなう。この時のスラブの温度は1100℃以上1300℃以下とすることが望ましい。粗圧延をおこなった後、仕上圧延をおこなうが、仕上圧延は微細粒組織を得るために重要な工程である。
【００３９】
仕上圧延の形態を図１（ａ）に示す。仕上圧延には、タンデムに配置された合計６スタンド（６段）の仕上圧延機１を用いることとし、最終段を含む後段の３スタンド（図示のミルＦ４〜Ｆ６）には、上下のワークロール径が異なるいわゆる異径ロールミルを使用する。異径ロールミルＦ４〜Ｆ６のそれぞれはワークロール１１・１２とバックアップロール１３・１４とを有する４重ミルであり、一方のワークロール１１の直径(d1)が600mm、他方のワークロール１２の直径(d2)が480mmで、両者による等価ロール径(de：すなわち 2/de＝1/d1＋1/d2 となるde）が533mmである。大径のワークロール１１のみをモータで回転駆動し、小径のワークロール１２は回転自在にして駆動力をかけない。こうした小径の片駆動異径ロールミルＦ４〜Ｆ６を使用することにより、仕上圧延機１の後段（３スタンド）において低い圧延荷重で鋼板ｘに大歪加工を加えることができる。なお、同様に大歪み加工をする手段として、一対のワークロールの直径が550mm以下の小径ロールミルを、やはり後段の複数スタンドに使用するのもよい。
【００４０】
このような圧延機１を用い、後段の３スタンドにおける累積歪みが0.4  以上または最終段のミルでの圧下率が15 %以上という大歪加工をおこなうと、チタンの持つ細粒化効果とあいまって、フェライト粒径が5μm以下の細粒組織をもつ熱延鋼板ｘを得ることが可能となる。さらに粒成長を抑制するためには、図1 に示したような冷却装置１５・１６（大流量の冷却水を上下より層流状に流して鋼板ｘの表面に当てるカーテンウォール型冷却装置）を用い、最終段のミルＦ６の直後とともに後段の複数のミルＦ４・Ｆ５の直後においても冷却をおこなうことが好ましい。
【００４１】
熱延完了温度は、鋼の成分できまるAr3変態温度以上とするのが好ましい。また、冷却後の巻取温度は、結晶粒の粗大化を防ぐために700℃以下とし、冷却中にマルテンサイトが多量に生成することを防ぐために500℃以上とするのがよい。
【００４２】
次に、鋼板ｘに与える熱処理について述べる。上記した熱間圧延工程で得た熱延組織が微細なフェライト組織であると、この鋼板ｘに直接に短時間の熱処理を付与するとき、フェライトやマルテンサイトが微細にかつ均一に分散した組織が得られる。
【００４３】
熱処理としては下記の2種類のうちいずれかを実施する。
一つは、上記の仕上圧延で得た微細な組織を有する熱延鋼板ｘに、熱処理を施す方法である。熱処理は、たとえば図１（ｂ）に示す連続焼鈍設備２でおこなう。熱延後冷却された鋼板ｘのコイルはペイオフリール２１から巻戻しをおこない、入側のルーパー２２を経て熱処理炉２３に送り、まずはその加熱帯において数十秒かけて常温から昇温し、均熱帯において700〜800℃の間の温度で20秒以上保定する。その後、熱処理炉２３のうちの冷却帯において3℃／秒以上の冷却速度で300℃以下の温度にまで冷却する。700〜800℃の温度はフェライトとオーステナイトの二相温度域であるが、この温度に保定し、続いておこなう3℃／秒以上の速度での急速冷却によって、この鋼板ｘには、微細なフェライト粒と微細なマルテンサイトからなる組織が形成される。この微細なフェライトと微細なマルテンサイトからなる組織は、鋼板ｘの延性を高め、且つ、伸びフランジ性を飛躍的に改善させるのである。熱処理炉２３において上記の熱処理を付与した鋼板ｘは、出側のルーパー２４を経由させたうえ巻取機２５にて巻き取る。
【００４４】
熱処理のためのもう一つの方法は、熱延鋼板ｘに亜鉛めっきを施しながら熱処理をおこなうものである。熱処理の条件は上記と基本的には同じであるが、冷却の途中で溶融亜鉛めっきをおこなう。具体的には、熱処理炉２３のうち均熱帯において700〜800℃に保定したのち、冷却帯での冷却中に460℃前後で熱延鋼板ｘをめっきポット（図示省略）に通し、さらにはガスワイパー（同）等による処理も施すのである。なお、このように亜鉛めっき処理をすることは十分なマルテンサイト量の確保を難しくする傾向にあるため、マルテンサイト量を安定して確保できるように、硼素（B）を鋼板ｘ中に添加しておくのが有効である。
【実施例】
【００４５】
以下に発明の実施例を説明する。
表１に示す化学成分を有する溶鋼を、連続鋳造法によりスラブ（圧延素材）とした。続いてこれらのスラブに熱間圧延をおこない、熱延鋼板とした。
【００４６】
【表１】
2005230896.tif 000003
【００４７】
本発明の実施例である試料A、B、C、E、G、Iにおいては、炭素（C）、マンガン（Mn）、チタン（Ti）量はそれぞれ、0.15〜0.19%、1.66〜1.81％、0.15〜0.17％であり、シリコン（Si）量は0.20％以下である。また、試料G、Iには、硼素（B）が0.0035％添加してある。
【００４８】
比較例である試料KのC、Mn、Ti量は、実施例のものに比べて低く、またBも添加されていない。比較例の試料LはCとSi量が高い鋼であり、Ti、Bは添加されていない。また、比較例の試料NのMnとSi量は多いが、Ti量は、実施例に比べて少ない。
【００４９】
熱間圧延については、実施例と比較例の各試料を、図１に示した圧延機1を用い、表２に示した条件で板厚1.2〜1.6mmに圧延し、熱延鋼板とした。各熱延鋼板の組織を調査した結果を表３と図２に示す。組織は、鋼板の圧延方向断面について、光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡を用いてフェライトの粒径を測定したものである。
【００５０】
【表２】
2005230896.tif 000004
【００５１】
【表３】
2005230896.tif 000005
【００５２】
実施例である試料A、B、C、E、G、Iのフェライト粒径はいずれも3.1μm以下であり、極めて小さい結晶粒で熱延鋼板の組織は構成されている。一方、比較例の試料K、L、Nにおけるフェライト結晶粒径は5μm以上である。したがって、実施例における結晶組織は、比較例の約半分の径をもつ結晶組織から構成されているのである。実施例における微細な組織は、熱間圧延時の累積歪みが0.4以上であるか、または、最終圧延スタンドの圧下率が15％以上であり、且つ、仕上スタンド間の大流量整流冷却装置（図１の符号１５・１６）による強冷却を施すことによって得られるのである。ただし上述のような熱延条件を採用しても、本発明の成分系から外れた比較例の試料K、Nにおいては、その結晶粒は大きくなっている。
【００５３】
実施例および比較例の各熱延鋼板には、表４に示す熱処理を与えた。即ち、750℃で60秒間の均熱処理をし、その後、約10℃/secの冷却速度で常温まで冷却した。750℃は、鋼をフェライトとオーステナイトの二相にするための温度である。その後、上記のように冷却し、フェライトとマルテンサイトを主たる組織とするようにした。また、実施例の試料E、Iには、溶融亜鉛めっきをしながら熱処理を施した。即ち、均熱処理は750℃で60秒間であるが、その後の冷却中に460℃で約20秒間の溶融亜鉛めっき処理をおこなった。
【００５４】
【表４】
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【００５５】
熱処理を加えて得た鋼板の組織、機械的性質、溶接性、めっき性に関する調査結果を表５に示す。また、実施例である試料Aの顕微鏡組織写真（圧延方向断面における板厚中央付近のもの）を図５に示す。
【００５６】
【表５】
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【００５７】
実施例および比較例においては、両者ともフェライトとマルテンサイトとを主たる組織構成要素としている（すなわち、フェライトとマルテンサイトの体積率の和が８０％（または９０％）以上である）。しかし、その組織の内容には大きな差異がある。まず実施例の試料においては、フェライトおよびマルテンサイトの粒径が約３μm程度と極めて小さい、ということである。これに対し、比較例のそれらは５μmを超え、実施例のものの約２倍程度の大きさを有しているのである。そして、実施例のマルテンサイト体積率は5〜30％である。なお、フェライト、マルテンサイトの体積率、粒径は、鋼板の圧延方向断面について光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡を用いて測定したものである。
【００５８】
このような組織の差異は、鋼板の機械的性質に大きな影響を与える。即ち、微細なフェライトと微細なマルテンサイトを主要組織とする実施例の試料は、極めて高い全伸び特性や穴拡げ率を有しているのである。図３および図４に、実施例および比較例の試料に関する全伸びと穴拡げ率を比較して示してある。実施例のものは、強度が1000MPaであっても、約20％という高い全伸びを有していて、比較例と較べると5％以上も全伸びが向上している。同様に、実施例の穴拡げ率は大きく改善され、比較例に較べて極めて高い穴拡げ率を有している。
【００５９】
なお、これらの機械的特性については、JIS5号試験片により引張特性（降伏点YP、引張強さTS、伸びEl）を測定した。また、日本鉄鋼連盟規格 JFSＴ1001−1996 穴拡げ試験方法により穴拡げ率を測定、評価したものである。
【００６０】
溶接性の評価については、抵抗スポット溶接機を用いておこなった。スポット溶接部の評価を、JIS Z 3140に規定されている検査方法でおこない、その検査方法に規定されているA級の溶接部がえられたものを良好と判定した。
実施例の試料における炭素量は0.22％以下であるので、抵抗スポット溶接部は良好に溶接される。CやMnの高い比較例L、Nの溶接性は不良と判定される。なお、実施例の試料にはTiを多量に添加してある。この多量のTiはCと結合するので、溶接性にとって不利なC量を実質的に下げているということも、実施例の溶接性を高めている一つの要因となっていると考えられる。
【００６１】
めっき性の評価については、溶融亜鉛めっきを施した鋼板についておこなった。JIS H 0401 に規定されている目視による密着性試験方法によっておこない、めっき層のき裂、又ははく離のないものを良好とし、あるものを不良と判定した。
【００６２】
なお、多量のSi量を含有する鋼の溶融亜鉛めっき性は極めて悪くなる。実施例の試料はSi量が0.30％と低いので、良好な溶融亜鉛めっき性を有しているのである。
【００６３】
以上のように引張強度、全伸び、穴拡げ率、溶接性およびめっき性について良好な性質を有する実施例の高強度薄鋼板は、自動車用フレーム等として使用するのに好適である。たとえば自動車のセンターピラーのように、ドアの支持とともに衝突時の変形防止等に必要な引張強度が求められるほか、プレス成形等のための曲げ加工性、関連機器の取付け穴を形成するための穴拡げ加工性、さらには他の車体部分と接合するための溶接性、および耐食性向上のためのめっき性などにつき高いレベルが要求される部材として、極めて好ましい鋼板だといえる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】発明の高強度薄鋼板を製造するために使用する装置を示す概念図であり、図１（ａ）は仕上圧延機１（の後段部分）を示し、同（ｂ）は連続焼鈍設備２を示す。
【図２】仕上圧延における累積歪と、圧延後の鋼板のフェライト平均粒径との関係を示す線図である。
【図３】熱処理後の鋼板について引張強度と全伸びとの関係を示す線図である。
【図４】熱処理後の鋼板について引張強度と穴拡げ率との関係を示す線図である。
【図５】熱処理後の鋼板についての顕微鏡組織写真である。
【符号の説明】
【００６５】
１  仕上圧延機
１１・１２  ワークロール
２  連続焼鈍設備
２３  熱処理炉
ｘ  鋼板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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